NIEUW TYPE ZONNECEL HEEFT EFFICIËNTIE VAN ZO'N DERTIG PROCENT

Praktisch alle energiebronnen op aarde danken hun bestaan op een of andere manier aan de zon. Het valt echter niet mee om het zonlicht en de zonnewarmte direct om te zetten in elektriciteit. De silicium zonnecel is al weer bijna een halve eeuw oud, maar is nog altijd wat te duur om te kunnen concurreren met andere energiebronnen. Al jaren wordt er daarom fervent gezocht naar goedkopere alternatieven. Een groep Duitse en Zwitserse onderzoekers heeft onlangs wellicht een belangrijke stap gezet. Zij ontwikkelden een zonnecel met een voor een vaste stof ongekende efficiëntie van zo'n 30 procent (Nature, 8 oktober).

Het was de Zwitser Michael Grätzel van de ETH in Zürich die in 1991 een revolutie ontketende op het gebied van zonnecellen. In zijn organische cellen - de siliciumcellen zijn anorganisch - introduceerde hij twee nieuwe componenten: een kleurstof - die bij bestraling met licht een elektron kwijtraakt - en een dunne, poreuze laag titaniumdioxide (TiO), een pigment dat veel in witte verf wordt gebruikt. Zodra door absorptie van een foton een elektron uit een kleurstofmolecuul is 'losgeschoten', wordt het door het TiO afgevoerd. Omdat dit over talloze zogenaamde nano-poriën beschikt, en dus over een groot inwendig oppervlak, gebeurt dat heel efficiënt en wordt veel licht in elektrische stroom omgezet. Om de stroomkring te sluiten is echter ook een geleidende vloeistof nodig, en dat is niet zo praktisch: deze kan verdampen, terwijl het water en de daarin opgeloste zuurstof de cel zelfs kunnen aantasten.

Het zoeken was dus naar een alternatief en dat hebben Grätzel en zijn collega's nu gevonden in de vorm van een ingewikkelde organische vaste stof (OMeTAD) . Dit materiaal is geleidend, doordat positieve ladingen van het ene op het andere molecuul kunnen overspringen. Zodra het elektron van de kleurstof naar het TiO is vertrokken, begint het achtergebleven (positieve) 'gat' zijn tocht langs de OMeTAD-moleculen. Op deze manier kan één op de drie fotonen worden omgezet in een elektron. Dat is weliswaar heel mooi, maar toch slechter dan waar vloeibare Grätzel-cellen toe in staat zijn. Bovendien is de geleverde spanning nog wat laag en moeten de nieuwe cellen hun stabiliteit nog bewijzen. Hoewel ze dus zeker uitzicht bieden op een goedkoop alternatief voor de klassieke zonnecel, is het commentaar in dezelfde uitgave van Nature van onderzoekers van het ECN in Petten dan ook veelzeggend: “Het [zal] nog vele jaren duren voor we deze zonnepanelen op onze daken zullen aantreffen.”